化学反应工程习题答案
(完整版)化学反应工程课后习题答案.
积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应，当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1）（1）此时反应器出口的气体组成。
（2）（2）若这两个反应的动力学方程分别为：
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
2/（2+4+1.3）=0.2740
27.40
空气
4/（2+4+1.3）=0.5479
54.79
水
1.3/（2+4+1.3）=0.1781
17.81
总计
1.000
100.0
设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. Arrhenius方程B. Van't Hoff方程C. Le Chatelier原理D. Nernst方程2. 在固定床反应器中，流体通过催化剂床层的流动方式是（）。
A. 并流B. 逆流C. 交叉流D. 层流3. 以下哪种催化剂不属于均相催化剂？（）A. 酸B. 碱C. 金属D. 酶4. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与所需反应体积的比值B. 反应器体积与实际反应体积的比值C. 反应器体积与理论反应体积的比值D. 反应器体积与催化剂体积的比值5. 在反应器设计中，为了提高反应速率，通常采取的措施是（）。
A. 增加反应物浓度B. 提高反应温度C. 增加催化剂用量D. 以上都是二、填空题（每空1分，共10分）1. 在化学反应工程中，反应速率的表达式通常为__________。
2. 反应器的类型主要包括__________、__________和__________。
3. 催化剂的作用是__________反应速率，而不影响__________。
4. 反应器设计时，需要考虑的主要因素包括__________、__________和__________。
5. 根据反应器内物料流动的特点，可以将反应器分为__________流动和__________流动。
三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述反应速率和反应速率常数的区别。
2. 描述固定床反应器和流化床反应器的主要区别。
3. 解释为什么在某些情况下需要使用催化剂。
4. 讨论温度对化学反应速率的影响及其在工业应用中的意义。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某化学反应的速率常数k=0.05 s^-1，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求10秒后A的浓度。
2. 假设一个完全混合反应器中进行一级反应，反应物B的初始浓度为2 mol/L，反应速率常数k=0.02 min^-1，求5分钟后B的浓度。
(完整版)《化学反应工程》试题及答案
《化学反应工程》试题一、填空题1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反.2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。
3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。
4. 总反应级数不可能大于 3 。
5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。
6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。
7. 反应速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。
8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=Tk ，其活化能为 83.14kJ/mol 。
9.某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k时是400K 时的 105 倍。
10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。
11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。
12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。
13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。
15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为A Ax n x )1(11-+-，转化率为AA x n nx )1(1-+。
化学反应工程习题解答第五版
化学反应工程习题解答-第五版化学反应工程习题解答-第五版1.问题：对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kc值： 2A + 3B ⇌ C解答：反应的平衡常数Kc可以通过计算反应物和生成物的浓度之比得到。
根据方程式，反应物A和B的摩尔比为2：3，生成物C的摩尔比为1。
设反应物A和B的初始浓度分别为[A]0和[B]0，生成物C的初始浓度为[C]0。
在平衡状态下，反应物和生成物的浓度变化量为x，可以得到以下方程式： [A]0 - x = 2x [B]0 - 3x = 3x [C]0 + x = x解方程得到x = [A]0/5 = [B]0/10 = [C]0/11根据Kc定义，Kc = ([C]/[A]^2[B]^3) = (x/[A]0)^2 * (x/[B]0)^3 = ([A]0/5)^2 * ([A]0/10)^3 = [A]0^5/5000因此，反应的平衡常数Kc为[A]0^5/5000。
2.问题：对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kp值： 2A + B ⇌ 3C解答：反应的平衡常数Kp可以通过计算反应物和生成物的压力之比得到。
假设反应物A和B的初始压力分别为PA0和PB0，生成物C的初始压力为PC0。
在平衡状态下，反应物和生成物的压力变化量为x，可以得到以下方程式： PA0 - x = 2x PB0 - x = x PC0 + 3x = x解方程得到x = PA0/5 = PB0/3 = PC0/4根据Kp定义，Kp = (PC/PA^2PB) = (x/PA0)^3 * (x/PB0) = (PA0/5)^3 * (PA0/3) = PA0^4/375因此，反应的平衡常数Kp为PA0^4/375。
3.问题：在一定温度下，对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kc值： A + B ⇌ C + D已知在反应物和生成物的浓度分别为[A]0、[B]0、[C]0和[D]0的情况下，反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度分别为[A]、[B]、[C]和[D]。
化学反应工程习题及答案
题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为（－r A =kC A a ）,反应时间与转化率的关系为（kt )x 11ln(A =-）。
题目：复合反应动力学为由两个以上（化学反应计量式）或（动力学方程式）表示的化学反应过程。
题目：间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。
专科《化学反应工程》_试卷_答案
专科《化学反应工程》一、（共75题，共150分）1。
全混流反应器中有( ）个稳定的定常态操作点。
(2分）A。
1 B.２ C。
3 D。
4。
标准答案：B２. 一级连串反应在全混流釜式反应器中,则目的产物P的最大浓度CP,ｍax=( )。
(2分）A。
B。
C。
D。
.标准答案:B３。
轴向分散模型的物料衡算方程在（）式边界条件下有解析解。
（２分)A.闭—闭 B。
开—闭Ｃ。
闭—开 D.开-开．标准答案：D4。
反应级数ｎ＝( ）时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。
（2分）Ａ。
0 B．０。
5 C.１Ｄ。
2。
标准答案：C5. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时,d为（）。
（2分)A。
B。
=1C。
→3D。
标准答案：Ａ6。
等温液相反应为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用( ).（2分）A．间歇釜式反应器，A和Ｂ一次性加入Ｂ。
全混流反应器C。
半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加Ｄ.半间歇釜式反应器,B一次性加入，A连续滴加。
标准答案：D7.乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯,经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加,乙苯仍大量存在,表明这是一个（ )反应。
（2分）A。
慢速Ｂ．可逆C。
自催化Ｄ.不可逆。
标准答案:B8。
催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数值的大小反映了表面反应速率与( ）之比。
（2分) A。
扩散速率 B。
外扩散速率C.内扩散速率Ｄ．实际反应速率。
标准答案：C9．不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是( ). (2分）A．粒子与流体间有温度差 B。
粒子与流体间无温度差C。
床层径向有温度梯度 D。
床层轴向有温度梯度。
标准答案:A10。
气固催化反应的内扩散模数,其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=（ )。
（2分) A．厚度/2Ｂ。
ＲC。
R／2 D．R／３.标准答案：Ｄ１1。
对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积,应选用( ）．（2分)A。
化学反应工程_习题集(含答案)
《化学反应工程》课程习题集一、单选题1.某反应的速率常数k=0.0462－1，又知初始浓度为0.1mol.dm－3，则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分 (D) 1/(4.62×102×0.1)分2.某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1％时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1％时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2 (B) t1=t2(C) t1﹤t2 (D) 不能确定二者关系3.某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级 (B) 一级反应 (C) 三级反应 (D) 二级反应4.若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997(C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.335.对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3 C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B26.一个反应的活化能是33kJ·mol-1, 当 T = 300K 时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数约是___。
A. 4.5%B. 90%C. 11%D. 50%7.下列叙述正确的是_ 。
A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的所有作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关8.关于催化剂的使用，下列叙述中不正确的是_ 。
化学反应工程第二版课后答案
第一章习题1化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。
2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。
基元反应符合质量作用定律。
基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。
基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。
一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。
非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。
非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。
3若将反应速率写成tc rd d AA -=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。
4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。
5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。
(1)A+2B ↔C A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D →E(3)2A+2B ↔CA+C ↔D 解(1)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D 4C A 3C 22B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=(2)E6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22BA 1C D4C B 3C 22B A 1B C22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-=(3)D4C A 3D D 4C A 3C 22B2A 1C C22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65×104m 6kmol -2s -1。
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• 一个75kg的人大约每天消耗6000kJ热量的食 物,假设食物为葡萄糖,其反应方程式为:
• C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O -ΔH=2816kJ如 果人吸入的空气中含CO20.04%、O2 20.96%， 呼出的气体中CO2含量上升到4.1%、O2含量 降低到16.1%，请问人每千克体重代谢所消 耗的空气的速率。
RgT
RT
rA kCA 0.0063(mol /(m3 s)) rp 0.5kCA 0.00314(mol /(m3 s))
• 知识点: 反应速率:
(rA
)
dCA dt
• Arrhenius law:
k
k0
exp(
E RT
)
化学反应工程习题答案
习题2.3
• 对于不可逆基元反应：aA+bB——cC+dD 其速率方程式可表示为：rA=kCAaCBb 如果以A为基准物，反应方程式两边除以A有
• 21/20.2×100=103.96 (mol)
• O2浓度: 20.96(1-x)/103.96=16.1% • 则转化率为: x=0.201 • 反应需O2: 6000/2816/0.201×6=63.6 (mol) • 空气消耗速率: 63.6化/学0反.应2工0程9习6题/答7案5=4.05 mol/kg
4NH3+5O2→4NO+6H2O 如果进气中含氨15%,进气状态为8.2at,227℃.试求: (1)进气总浓度和氨浓度; (2)恒压间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci,
和体积V的函数; (3)恒容间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci,
和总压P的函数;
化学反应工程习题答案
习题2.4
• 进气总浓度: C P 197.26(mol / m3)
•
氨浓度:
RT
CA=15%C=29.59
(mol/m3)
• 4NH3 + 5O2 + inert → 4NO + 6H2O + inert
• nA0
nB0
ni0
nP0 nS0
ni0
t=0
• nA
nB
ni0
nP nS
ni0
t=t
• nA=nA0(1-x)
nB=nB0-(b/a)nA0x
• nP=nP0+(p/a)nA0x
ns=ns0+(s/a)nA0x
• 膨胀因子: 当每消耗(或生成) 1mol反应物A(或产物P)时,整
A
(
p
s)
a
(a
b)
个物系总摩尔数的变化值.
化学反应工程习题答案
习题2.4
• nt=n0+δAnA0x
pA
PyA
nA0 (1 nt
x)
p
nA0 (1 x)
n0 AnA0 x
P
0.15(1 x) 1 0.0375x
P
CA
pA RT
P RT
yA
nA0 (1 x) nt
p RT
nA0 (1 x) n0 AnA0 x
P RT
0.15(1 x) C 1 0.0375x
• 恒容反应: P=P0(1+0.0375x) • 恒压反应: P=P0 V V0 (1 0.0375x) • 膨胀率:当反应物A全部反应后,系统体积的变化率:
• 在210℃等温条件下,进行亚硝酸乙酯的气相分解反 应
C 2 H 5 O N O N O 0 . 5 C H 3 C H O 0 . 5 C 2 H 5 O H
该反应为一级不可逆反应,反应速率常数与温度的关系
为:
k1.391014exp(37700)
RgT
活化能E的单位为cal/mol,若反应在恒容下进行,系统起 始状态为1at的纯亚硝酸乙酯,试计算亚硝酸乙酯分 解率为80%时,亚硝酸分解速率及乙醇的生成速率.
化学反应工程习题答案
习题2.2
C2H5ONO NO 0.5CH3CHO 0.5C2H5OH
• t (1-x)
x 0.5x
0.5x
• 反应总压力: P=1+x=1.8 (a.2(at)
CA
PA RT
4.98(mol / m3)
k 1.391014 exp( 37700) 1.391014 exp( 37700 4.18) 0.00126
化学反应工程习题答案
习题2.1
• C6H12O6+6O2+inert=6CO2+ 6H2O+inert
• mol
20.96 79 0.04
79 t=0
• mol 20.96(1-x) 79 0.04+20.96x 20.96x 79 t=t
• 反应前后O2与CO2摩尔数之和应不变,则反应后总 摩尔数为:
化学反应工程习题答案
习题2.5
CNO
PNO RT
CO 2
PO2 RT
rA
kcCNO2CO 2
= Guldberg and Waage[J. Prckt. Chem. 19, 71(1879)]指出：化学反应的速率与反应物的有效 质量成正比
= 只有基元反应在反应物浓度不太大的情况下才符 合质量作用定律
化学反应工程习题答案
习题2.4
• 工业上以氮氧化物生产硝酸,氮氧化物由氨和空气 气相氧化得到
A
VxA1 VxA0 VxA0
A
nt 0 nA0
A
• 以膨胀率表征变容程度时,不但要考虑反应的计量关系,还
要考虑系统内是否含有惰性气体,而以膨胀因子表达时,与
惰性物料是否存在无化学关反.应工程习题答案
习题2.5
• NO和O2氧化为NO2的反应是一个三级反 应,2NO+O2=2NO2,在30℃及1kg/cm2下测得 其反应速率常数为kc=2.65×104 L2/(mol2·s). 如果将速率方程表示为分压的函 数:rA=kppNO2pO2,请问反应速率常数的kp值和单 位是什么?
习题 2.1
• 如果该题目改为:人对反应的水份不产生影响.且不 给出CO2的出口浓度,则:
20.96(1 x)
100% 16.1%
20.96(1 x) 79 0.04 20.96x 20.96x
• 重要知识点:
关键组分的转化率
xA
nA,0 nA nA,0
化学反应工程习题答案
习题2.2
计量系数a，方程式可写为 A+(b/a)B——(c/a)C+(d/a)D 则其动力学方程按此方程式可写为
rA=kCACBb/a 请问后一种速率方程式是否正确，为什么？
化学反应工程习题答案
习题 2.3
= 什么是基元反应？
反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应.
通常对基元反应而言,可以说:单分子反应、双分子 反应、三分子反应